BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penggunaan beton dan bahan-bahan vulkanik sebagai pembentuknya (seperti abu pozolanik) sebetulnya telah dimulai sejak zaman Yunani, Romawi dan mungkin juga sebelum itu. Akan tetapi, penggunaan bahan beton tersebut baru dapat berkembang pada awal abad ke 19. Secara sederhana,beton dibentuk oleh pengerasan campuran antara semen, air, agregat halus (pasir), dan agregat kasar (batu pecah atau kerikil). Kadang-kadang ditambahkan pula campuran bahan lain (admixture) untuk memperbaiki kualitas beton. Campuran dari bahan susun (semen, pasir, kerikil, dan air) yang masih plastis ini dicor ke dalam acuan dan dirawat untuk mempercepat reaksi hidrasi campuran semen air, yang menyebabkan pengerasan beton. Bahan yang terbentuk ini mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, tetapi ketahanan terhadap tarik rendah. Beton yang sangat diminati karena bahan ini merupakan bahan konstruksi yang mempunyai banyak kelebihan, antara lain: 1. Harga yang relatif murah karena dapat menggunakan bahan-bahan dasar dari bahan lokal. 2. Beton termasuk bahan yang memiliki kekuatan tekan tinggi, selain itu mempunyai sifat kedap air secara sempurna. 1
3. Beton yang segar dapat dengan mudah diangkut ataupun dicetak dalam bentuk apa pun dan ukuran seberapapun tergantung keinginan. 4. Kuat tekannya yang tinggi mengakibatkan jika dikombinasikan dengan baja tulangan (yang kuat tariknya tinggi) dapat dikatakan mampu dibuat untuk struktur berat. 5. Beton termasuk tahan aus dan tahan kebakaran, sehingga biaya perawatan termasuk rendah. Selain itu beton juga memiliki kekurangan, kekurangan beton antara lain: Beton mempunyai kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak. 1. Beton segar mengerut saat pengeringan dan beton keras mengembang jika basah, sehingga dilatasi (contraction joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu. 2. Beton keras mengembang dan menyusut bila terjadi perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi (expansion joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu. 3. Beton sulit untuk kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusakkan beton. 4. Beton bersifat getas (mudah pecah). Beton mempunyai kekuatan tarik yang lemah sehingga dapat mengakibatkan keretakan pada balok beton apabila diberikan beban, maka digunakanlah tulangan baja pada bagian yang memerlukan kekuatan tarik pada balok beton, sehingga dapat dikatakan "beton bertulang". Sifat beton yang dapat memikul kuat tekan dapat berfungsi menahan tekan, sedangkan tulangan baja berfungsi menahan kuat tarik pada struktur beton bertulang. 2
Kuat tekan beton merupakan sifat yang paling penting daam beton keras. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasi mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. (Paul Nugraha dan Antoni 2007) Kuat tekan beton diawali oleh tegangan tekan maksimum f'c dengan satuan N/m atau MPa. Nilai kuat beton beragam sesuai dengan umurnya, dan biasanya nilai kuat tekan ditentukan pada waktu umur beton mencapai 28 hari setelah pengecoran. Nilai kuat tekan beton diperoleh dari tata cara pengujian standar dengan menggunakan mesin dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder beton sampai hancur. Tata cara pengujian umunya dipakai adalah ASTM (American Society for Testing Materials) C39-86. Lentur murni adalah kondisi dimana balok beton bertulang memiliki gaya lintang nol(0) dan momen konstan apabila diberi beban sebesar P/2 (lihat pada gambar dibawah ini) Gambar 1.1 Diagram Tegangan Tekan Penampang Balok 3
Gambar 1.1 Momen dan Gaya Lintang Dalam Kondisi Lentur Murni Penampang S, yang berada tepat ditengah bentang, mengalami gaya lentur murni. Ketika diberikan beban hingga mencapai batas runtuhnya, maka secara aktual tegangan tekan yang terjadi bervariasi sepanjang c dari garis netral hingga ke serat atas balok, akan tetapi tegangan tarik akan ditahan oleh tulangan baja. Namun, secara teoritis, untuk mempermudah perhitungan tegangan tekan dianggap berbentuk persegi, dimana tegangan tekan yang terjadi sebesar 0,85 f'c sepanjang a yang terjadi tepat diatas garis netral hingga serat atas balok, sedangkan tegangan tarik juga akan ditahan oleh tulangan baja. Berdasarkan asumsi diagram tegangan pada gambar diatas, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk membuktikan dan membandingkan tegangan yang terjadi pada balok beton bertulang normal dan balok beton bertulang dengan penambahan mutu beton 4
pada bagian kuat tekan dalam kondisi lentur murni yang dilakukan dilaboratorium dengan perhitungan murni yang didapat secara analitis. Penelitian ini akan membuktikan dan membandingkan bagaimana jika pengaruh balok beton bertulang pada daerah tekan ditambahkan mutu betonnya. 1.2. Perumusan Masalah Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas maka dapat dirumuskan suatu permasalahan, yaitu: a. Berapa besar kapasitas lentur balok bertulang normal, dengan balok beton bertulang yang ditambahkan mutu betonnya pada daerah tekan? b. Bagaimana lendutan yang terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutan balok beton bertulang normal, dan balok beton bertulang yang ditambahkan mutu betonnya pada bagian tekan? c. Bagaimana regangan yang terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutan balok beton bertulang normal, dan balok beton bertulang yang ditambahkan mutu betonnya pada bagian tekan? d. Bagaimana Tegangan tarik terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutan balok beton bertulang normal, dan balok beton bertulang yang ditambahkan mutu betonnya pada bagian tekan? 5
1.3. Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui perbandingan besar kapasitas lentur balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan mutu beton yang berbeda pada bagian tekan. 2. Untuk mengetahui dan membandingkan lendutan yang terjadi pada balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan mutu beton yang berbeda pada bagian tekan. 3. Untuk mengetahui dan membandingkan regangan yang terjadi pada balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan mutu beton yang berbeda pada bagian tekan. 4. Untuk mengetahui tegangan tarik pada balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan mutu beton yang berbeda pada bagian tekan. 1.4. Batasan Masalah Dalam penelitian yang akan dilakukan, ada terdapat beberapa lingkup masalah yang dibatasi, yaitu karakteristik bahan yang akan digunakan sebagai benda uji adalah sebagai berikut: a. Benda uji yang akan dipakai berupa beton yang berbentuk balok dengan dimensi penampang 15 cm x 25 cm dan panjang 320 cm. b. Beton yang akan dipakai pada balok normal ialah K-175. c. Beton yang akan digunakan pada balok dengan penambahan mutu ialah K-175 (pada bagian tarik dibawah garis netral), K-300 (pada bagian tekan diatas garis netral) d. Tulangan besi akan dipakai berupa tulangan besi polos. 6
e. Tulangan yang dipakai: Tulangan pada daerah tumpuan Tulangan pada daerah lapangan : 4D12 : 4D12 Tulangan sengkang : D6-100 f. Perletakan balok ialah perletakan sederhana (sendi dan rol) g. Beban bekerja ialah beban vertikal. h. Dimensi cetakan silinder yang digunakan dengan diamter 15 cm dan tinggi 30 cm. i. Beton berlapis arah melintang. j. Jarak titik pembebanan 100 cm. k. Untuk balok berlapis elastisitasnya diseragamkan dengan balok normal. l. Penyeragaman elastisitas dilakukan dengan cara transformasi penampang. m. Penempatan Dial Indicator saat pengujian dilakukan setelah balok berada diatas alat uji n. Lendutan yang diakibatkan berat balok beton bertulang diabaikan o. Untuk perhitungan lendutan secara teoritis berat balok beton bertulang sendiri diabaikan. p. 1.5. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan penelitian ini terdiri dari lima bab. Masing-masing bab dibagi dalam sub bab mengenai pokok pembahasan, kemudian diuraikan dengan tujuan dapat diketahui yang dipermasalahan yang dibicarakan. Adapun sistematika penulisan penelitian ini ialah sebagai berikut: 7
BAB I. PENDAHULUAN Bab ini terdiri dari latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari tugas akhir ini. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Bab ini terdiri dari uraian tentang balok beton bertulang normal dan balok beton bertulang dengan penambahan mutu beton pada bagian tekan. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Bab ini terdiri dari uraian tentang persiapan penelitan mencakup perancangan alat test tekut (buckling test) mulai dari perhitungan dimensi alat dan bahan uji, pemasangan alat. Pembuatan benda uji mulai dari persiapan penyediaan bahan, sampai pembuatan benda uji hingga pelaksanaan pengujian. BAB IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN PENELITIAN Bab ini terdiri dari analisa dan hasil pengujian benda uji dalam peneitian, meliputi: hasil pengujian kuat tekan dan tarik balok beton normal dan balok beton bertulang dengan penambahan mutu beton pada bagian tekan. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini terdiri dari kesimpulan hasil dan saran yang diperlukan atas pembahasan dan penyelesaian masalah yang telah dilakukan serta untuk penelitan lanjut. 8
1.6. Metode Penelitian Adapun metodologi penelitian adalah eksperimental di laboratorium. Pembuatan benda uji dilakukan di laboraturium Bahan Rekayasa Program S1 Departemen Teknik sipil, Fakultas Teknik. Benda uji dibuat sebanyak 2 buah balok beton bertulang ( 1 balok beton bertulang normal dan 1 balok beton bertulang dengan penambahan mutu beton pada bagian tekan ) dan 8 buah Beton silinder. Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah beton dengan benda uji 8 buah Beton silinder dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program S-1 Departemen Teknik sipik Universitas Sumatera Utara. Pengujian kuat lentur balok beton bertulang normal dan balok beton bertulang dengan penambahan mutu beton pada bagian tekan dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Pengujian balok dilakukan diatas dua perletekan sederhana (sendi dan rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari. 1.7. Pelaksanaan Penelitian Pelaksanaan penelitian dan pengujian dilakukan berdasarkan SNI-03-6827-2002. 1. Uji material beton yang akan digunakan sebagai berikut: Analisa ayakan pasir dan kerikil Berat jenis ayakan pasir dan kerikil Berat isi pasir dan kerikil 2. Kadar lumpur pasir dan kerikil 9
3. Perencanaan ( Mix Design ) benda uji sebanyak 2 (dua) buah balok beton bertulang (1 buah balok beton bertulang normal dan 1 buah balok beton bertulang dengan penambahan mutu beton pada bagian tekan) dan 8 buah beton silinder yang dikerjakan di Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Spil Program Strata (S-1), Universitas Sumatera Utara. 4. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton dengan benda uji 8 buah beton silinder yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata 1 (S-1) Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Pengujian Kuat Lentur dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, dengan benda uji sebanyak 2 buah balok beton bertulang yang diletakkan pada perletakan sederhana (sendi dan rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulick Jack dengan kondisi dimana balok beton bertulang sudah mencapai umur 28 hari. Pemberian Beban statis sampai balok beton bertulang mengalami belah. Berikut ini adalah gambar benda uji yang akan dibuat dan di uji: 10
K-250 I 4Ø12 I Gambar 1.1 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Normal K-300 I 4Ø12 I Gambar 1.2 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Dengan Penambahan Mutu Beton K-250 11
c c 0,85.f c ' a 0,85.f c ' 4Ø12 f s T s Gambar 1.3 Potongan 1-1 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Dengan Penambahan Mutu Beton Keterangan : a : tinggi blok tegangan beton tekan persegi ekivalen = ᵝ1 c : jarak antara garis netral dan tepi serat beton tekan (mm) f s : tegangan tarik baja tulangan (Mpa) T s : gaya tarik baja tulangan (kn) : daer ah dengan penambahan mutu beton. c Tabel 1.1 Rencana Benda Uji Silinder Kode Benda Uji Mutu Benda Diameter (cm) Tinggi (cm) Jumlah Uji Silinder 1 K-175 15 30 4 Silinder 2 K-300 15 30 4 12